เงื่อนไขในการเปลี่ยนสมดุลเคมี การเปลี่ยนแปลงสมดุลเคมี

สมดุลเคมีและหลักการของการแทนที่ (หลักการของเลอชาเตอลิเยร์)

ในปฏิกิริยาผันกลับได้ ภายใต้สภาวะบางประการ อาจเกิดสภาวะสมดุลทางเคมีขึ้น นี่คือสภาวะที่อัตราของปฏิกิริยาย้อนกลับเท่ากับอัตราของปฏิกิริยาไปข้างหน้า แต่เพื่อที่จะเปลี่ยนสมดุลไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง จำเป็นต้องเปลี่ยนเงื่อนไขของปฏิกิริยา หลักการของการเปลี่ยนสมดุลคือหลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์

ประเด็นสำคัญ:

1. อิทธิพลภายนอกต่อระบบที่อยู่ในสภาวะสมดุลทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสมดุลนี้ไปในทิศทางที่ผลกระทบของผลกระทบนั้นอ่อนลง

2. เมื่อความเข้มข้นของสารที่ทำปฏิกิริยาตัวใดตัวหนึ่งเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่การใช้สารนี้ เมื่อความเข้มข้นลดลง สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่การก่อตัวของสารนี้

3. เมื่อความดันเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปริมาณของสารก๊าซที่ลดลง นั่นคือ ไปสู่ความดันที่ลดลง เมื่อความดันลดลง สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปริมาณของสารที่เป็นก๊าซที่เพิ่มขึ้น ซึ่งก็คือ ไปสู่ความดันที่เพิ่มขึ้น หากปฏิกิริยาดำเนินไปโดยไม่เปลี่ยนจำนวนโมเลกุลของสารที่เป็นก๊าซ ความดันจะไม่ส่งผลต่อตำแหน่งสมดุลในระบบนี้

4. เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาคายความร้อน และเมื่ออุณหภูมิลดลง สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาคายความร้อน

สำหรับหลักการนี้เราขอขอบคุณคู่มือ "Beginnings of Chemistry" Kuzmenko N.E., Eremin V.V., Popkov V.A.

งานตรวจสอบสภาวะสมดุลเคมีแบบครบวงจร (เดิมชื่อ A21)

ภารกิจที่ 1

H2S(ก.) ↔ H2(ก.) + S(ก.) - Q

1. เพิ่มแรงกดดัน

2. อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

3. แรงกดดันลดลง

คำอธิบาย:ขั้นแรก ลองพิจารณาปฏิกิริยา: สสารทั้งหมดเป็นก๊าซและทางด้านขวามีโมเลกุลของผลิตภัณฑ์สองโมเลกุล และทางด้านซ้ายมีเพียงโมเลกุลเดียวเท่านั้น ปฏิกิริยาก็ดูดความร้อนด้วย (-Q) ดังนั้นให้เราพิจารณาการเปลี่ยนแปลงของความดันและอุณหภูมิ เราต้องการความสมดุลเพื่อเปลี่ยนไปสู่ผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยา หากเราเพิ่มความดัน สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปริมาตรที่ลดลง นั่นคือไปทางสารตั้งต้น - สิ่งนี้ไม่เหมาะกับเรา ถ้าเราเพิ่มอุณหภูมิ สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาดูดความร้อน ในกรณีของเราไปสู่ผลิตภัณฑ์ซึ่งเป็นสิ่งที่จำเป็น คำตอบที่ถูกต้องคือ 2

ภารกิจที่ 2

สมดุลเคมีในระบบ

SO3(ก.) + NO(ก.) ↔ SO2(ก.) + NO2(ก.) - Q

จะเปลี่ยนไปเกิดเป็นรีเอเจนต์เมื่อ:

1. เพิ่มความเข้มข้น NO

2. เพิ่มความเข้มข้นของ SO2

3. อุณหภูมิสูงขึ้น

4. แรงกดดันที่เพิ่มขึ้น

คำอธิบาย:สารทุกชนิดเป็นแก๊ส แต่ปริมาตรด้านขวาและด้านซ้ายของสมการเท่ากัน ดังนั้น ความดันจึงไม่ส่งผลต่อสมดุลในระบบ พิจารณาการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ: เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาดูดความร้อน ไปยังตัวทำปฏิกิริยาอย่างแม่นยำ คำตอบที่ถูกต้องคือ 3

ภารกิจที่ 3

ในระบบ

2NO2(ก.) ↔ N2O4(ก.) + คิว

การเปลี่ยนแปลงสมดุลไปทางซ้ายจะช่วยได้

1. เพิ่มแรงกดดัน

2. เพิ่มความเข้มข้นของ N2O4

3. อุณหภูมิลดลง

4. การแนะนำตัวเร่งปฏิกิริยา

คำอธิบาย:ให้เราใส่ใจกับความจริงที่ว่าปริมาตรของสารก๊าซทางด้านขวาและด้านซ้ายของสมการไม่เท่ากัน ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของความดันจะส่งผลต่อสมดุลในระบบนี้ กล่าวคือเมื่อความดันเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปริมาณสารก๊าซที่ลดลงนั่นคือไปทางขวา สิ่งนี้ไม่เหมาะกับเรา ปฏิกิริยาเป็นแบบคายความร้อน ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะส่งผลต่อสมดุลของระบบ เมื่ออุณหภูมิลดลง สมดุลจะเปลี่ยนไปทางปฏิกิริยาคายความร้อน ซึ่งก็คือไปทางขวาเช่นกัน เมื่อความเข้มข้นของ N2O4 เพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่การบริโภคสารนี้ ซึ่งก็คือไปทางซ้าย คำตอบที่ถูกต้องคือ 2

ภารกิจที่ 4

ในการทำปฏิกิริยา

2Fe(s) + 3H2O(ก.) ↔ 2Fe2O3(s) + 3H2(ก.) - Q

ความสมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ผลคูณของปฏิกิริยาเมื่อใด

1. เพิ่มแรงกดดัน

2. การเพิ่มตัวเร่งปฏิกิริยา

3.เติมธาตุเหล็ก

4.เติมน้ำ

คำอธิบาย:จำนวนโมเลกุลในส่วนซ้ายและขวาเท่ากัน ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงของความดันจึงไม่ส่งผลต่อสมดุลในระบบนี้ ลองพิจารณาการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของธาตุเหล็ก - ความสมดุลควรเปลี่ยนไปสู่การบริโภคสารนี้นั่นคือไปทางขวา (ไปทางผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยา) คำตอบที่ถูกต้องคือ 3

ภารกิจที่ 5

สมดุลเคมี

H2O(ลิตร) + C(t) ↔ H2(ก.) + CO(ก.) - Q

จะเปลี่ยนไปสู่การก่อตัวของผลิตภัณฑ์ในกรณี

1. เพิ่มแรงกดดัน

2. อุณหภูมิเพิ่มขึ้น

3. การเพิ่มระยะเวลาดำเนินการ

4. การใช้งานตัวเร่งปฏิกิริยา

คำอธิบาย:การเปลี่ยนแปลงความดันจะไม่ส่งผลต่อสมดุลในระบบที่กำหนด เนื่องจากสารบางชนิดไม่ใช่ก๊าซ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปทางปฏิกิริยาดูดความร้อน ซึ่งก็คือไปทางขวา (ไปสู่การก่อตัวของผลิตภัณฑ์) คำตอบที่ถูกต้องคือ 2

ภารกิจที่ 6

เมื่อความดันเพิ่มขึ้น สมดุลเคมีจะเปลี่ยนไปสู่ผลิตภัณฑ์ในระบบ:

1. CH4(ก) + 3S ↔ CS2(ก) + 2H2S(ก) - Q

2. C(t) + CO2(ก.) ↔ 2CO(ก.) - Q

3. N2(ก) + 3H2(ก) ↔ 2NH3(ก) + Q

4. Ca(HCO3)2(t) ↔ CaCO3(t) + CO2(ก.) + H2O(ก.) - Q

คำอธิบาย:ปฏิกิริยาที่ 1 และ 4 ไม่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของความดัน เนื่องจากสารที่เข้าร่วมทั้งหมดไม่ใช่ก๊าซ ในสมการที่ 2 จำนวนโมเลกุลทางด้านขวาและด้านซ้ายจะเท่ากัน ดังนั้นความดันจะไม่ส่งผลกระทบ สมการที่ 3 ยังคงอยู่ ลองตรวจสอบกัน: เมื่อความดันเพิ่มขึ้น สมดุลควรเปลี่ยนไปสู่ปริมาณของก๊าซที่ลดลง (4 โมเลกุลทางด้านขวา 2 โมเลกุลทางด้านซ้าย) นั่นคือไปสู่ผลคูณของปฏิกิริยา คำตอบที่ถูกต้องคือ 3

ภารกิจที่ 7

ไม่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสมดุล

H2(ก.) + I2(ก.) ↔ 2HI(ก.) - Q

1. เพิ่มความดันและเพิ่มตัวเร่งปฏิกิริยา

2. เพิ่มอุณหภูมิและเติมไฮโดรเจน

3. ลดอุณหภูมิและเติมไฮโดรเจนไอโอไดด์

4. การเติมไอโอดีนและการเติมไฮโดรเจน

คำอธิบาย:ในส่วนด้านขวาและด้านซ้ายปริมาณของสารที่เป็นก๊าซจะเท่ากัน ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของความดันจะไม่ส่งผลกระทบต่อความสมดุลในระบบ และการเพิ่มตัวเร่งปฏิกิริยาก็จะไม่ส่งผลกระทบต่อมันเช่นกัน เพราะทันทีที่เราเพิ่มตัวเร่งปฏิกิริยาโดยตรง ปฏิกิริยาจะเร่งขึ้น จากนั้นกลับคืนสู่สมดุลในระบบทันที คำตอบที่ถูกต้องคือ 1.

ภารกิจที่ 8

เพื่อเลื่อนสมดุลในปฏิกิริยาไปทางขวา

2NO(ก.) + O2(ก.) ↔ 2NO2(ก.); ∆H°<0

ที่จำเป็น

1. การแนะนำตัวเร่งปฏิกิริยา

2. ลดอุณหภูมิลง

3. ความดันต่ำลง

4. ความเข้มข้นของออกซิเจนลดลง

คำอธิบาย:ความเข้มข้นของออกซิเจนที่ลดลงจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในสมดุลไปทางสารตั้งต้น (ทางซ้าย) ความดันที่ลดลงจะเปลี่ยนสมดุลไปสู่ปริมาณของสารก๊าซที่ลดลงนั่นคือไปทางขวา คำตอบที่ถูกต้องคือ 3

ภารกิจที่ 9

ผลผลิตของผลิตภัณฑ์ในปฏิกิริยาคายความร้อน

2NO(ก.) + O2(ก.) ↔ 2NO2(ก.)

ด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและความดันลดลงพร้อมกัน

1. เพิ่มขึ้น

2. จะลดลง

3.จะไม่เปลี่ยนแปลง

4. ขั้นแรกจะเพิ่มขึ้น จากนั้นจะลดลง

คำอธิบาย:เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปทางปฏิกิริยาดูดความร้อน กล่าวคือ ไปทางผลิตภัณฑ์ และเมื่อความดันลดลง สมดุลจะเปลี่ยนไปทางปริมาณของสารที่เป็นก๊าซเพิ่มขึ้น ซึ่งก็คือทางซ้ายเช่นกัน ดังนั้นผลผลิตจะลดลง คำตอบที่ถูกต้องคือ 2

ภารกิจที่ 10

การเพิ่มผลผลิตของเมทานอลในปฏิกิริยา

CO + 2H2 ↔ CH3OH + คิว

ส่งเสริม

1. อุณหภูมิเพิ่มขึ้น

2. การแนะนำตัวเร่งปฏิกิริยา

3. การแนะนำตัวยับยั้ง

4. แรงกดดันที่เพิ่มขึ้น

คำอธิบาย:เมื่อความดันเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาดูดความร้อน ซึ่งก็คือ ไปทางตัวทำปฏิกิริยา ความดันที่เพิ่มขึ้นจะเปลี่ยนสมดุลไปสู่ปริมาณสารที่เป็นก๊าซที่ลดลง ซึ่งก็คือ ไปสู่การก่อตัวของเมทานอล คำตอบที่ถูกต้องคือ 4

งานสำหรับโซลูชันอิสระ (คำตอบด้านล่าง)

1.ในระบบ

CO(ก.) + H2O(ก.) ↔ CO2(ก.) + H2(ก.) + ถาม

การเปลี่ยนแปลงในสมดุลทางเคมีต่อผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาจะได้รับการอำนวยความสะดวกโดย

1. ลดแรงกดดัน

2. อุณหภูมิเพิ่มขึ้น

3. เพิ่มความเข้มข้นของคาร์บอนมอนอกไซด์

4. เพิ่มความเข้มข้นของไฮโดรเจน

2. เมื่อความดันเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ผลคูณของปฏิกิริยาในระบบใด

1. 2СО2(ก.) ↔ 2СО2(ก.) + O2(ก.)

2. C2H4(ก.) ↔ C2H2(ก.) + H2(ก.)

3. PCl3(ก) + Cl2(ก) ↔ PCl5(ก)

4. H2(ก) + Cl2(ก) ↔ 2HCl(ก)

3. สมดุลเคมีในระบบ

2HBr(ก.) ↔ H2(ก.) + Br2(ก.) - Q

จะเปลี่ยนไปใช้ผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาเมื่อใด

1. เพิ่มแรงกดดัน

2. อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

3. แรงกดดันลดลง

4. การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา

4. สมดุลเคมีในระบบ

C2H5OH + CH3COOH ↔ CH3COOC2H5 + H2O + ถาม

เลื่อนไปทางผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาเมื่อ

1. เติมน้ำ

2. ลดความเข้มข้นของกรดอะซิติก

3. เพิ่มความเข้มข้นของอีเธอร์

4. เมื่อถอดเอสเทอร์ออก

5. สมดุลเคมีในระบบ

2NO(ก.) + O2(ก.) ↔ 2NO2(ก.) + Q

เลื่อนไปทางการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาเมื่อ

1. เพิ่มแรงกดดัน

2. อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

3. แรงกดดันลดลง

4. การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา

6. สมดุลเคมีในระบบ

CO2(ก.) + C(s) ↔ 2СО(ก.) - Q

จะเปลี่ยนไปใช้ผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาเมื่อใด

1. เพิ่มแรงกดดัน

2. ลดอุณหภูมิลง

3. เพิ่มความเข้มข้นของ CO2

4. อุณหภูมิสูงขึ้น

7. การเปลี่ยนแปลงความดันจะไม่ส่งผลต่อสภาวะสมดุลเคมีในระบบ

1. 2NO(ก.) + O2(ก.) ↔ 2NO2(ก.)

2. N2(ก.) + 3H2(ก.) ↔ 2NH3(ก.)

3. 2CO(ก.) + O2(ก.) ↔ 2CO2(ก.)

4. N2(ก.) + O2(ก.) ↔ 2NO(ก.)

8. เมื่อความดันเพิ่มขึ้น สมดุลเคมีจะเปลี่ยนไปสู่สารตั้งต้นในระบบใด

1. N2(ก) + 3H2(ก) ↔ 2NH3(ก) + Q

2. N2O4(ก.) ↔ 2NO2(ก.) - คิว

3. CO2(ก.) + H2(ก.) ↔ CO(ก.) + H2O(ก.) - Q

4. 4HCl(ก) + O2(ก) ↔ 2H2O(ก) + 2Cl2(ก) + Q

9. สมดุลเคมีในระบบ

С4Н10(g) ↔ С4Н6(g) + 2Н2(g) - Q

จะเปลี่ยนไปใช้ผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาเมื่อใด

1. อุณหภูมิเพิ่มขึ้น

2. ลดอุณหภูมิลง

3. การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา

4. ลดความเข้มข้นของบิวเทน

10. สภาวะสมดุลเคมีในระบบ

H2(ก.) + I2(ก.) ↔ 2HI(ก.) -Q

ไม่ส่งผลกระทบ

1. เพิ่มแรงกดดัน

2. เพิ่มความเข้มข้นของไอโอดีน

3. อุณหภูมิเพิ่มขึ้น

4. ลดอุณหภูมิ

งานประจำปี 2559

1. สร้างความสอดคล้องระหว่างสมการของปฏิกิริยาเคมีกับการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมีด้วยแรงดันที่เพิ่มขึ้นในระบบ

สมการปฏิกิริยา การเปลี่ยนแปลงสมดุลเคมี

A) N2(g) + O2(g) ↔ 2NO(g) - Q 1. เลื่อนไปทางปฏิกิริยาโดยตรง

B) N2O4(g) ↔ 2NO2(g) - Q 2. เลื่อนไปทางปฏิกิริยาย้อนกลับ

B) CaCO3(s) ↔ CaO(s) + CO2(g) - Q 3 ไม่มีการเปลี่ยนแปลงในสมดุล

ง) Fe3O4(s) + 4CO(ก.) ↔ 3Fe(s) + 4CO2(ก.) + Q

2. สร้างความสอดคล้องระหว่างอิทธิพลภายนอกต่อระบบ:

CO2(ก.) + C(s) ↔ 2СО(ก.) - Q

และการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมี

A. ความเข้มข้นของ CO เพิ่มขึ้น 1. เลื่อนไปทางปฏิกิริยาโดยตรง

B. ความดันลดลง 3. ไม่มีการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเกิดขึ้น

3. สร้างความสอดคล้องระหว่างอิทธิพลภายนอกที่มีต่อระบบ

HCOOH(ลิตร) + C5H5OH(ลิตร) ↔ HCOOC2H5(ลิตร) + H2O(ลิตร) + Q

อิทธิพลภายนอก การเปลี่ยนแปลงในสมดุลเคมี

A. การเติม HCOOH 1. เลื่อนไปทางปฏิกิริยาโดยตรง

B. เจือจางด้วยน้ำ 3. ไม่มีการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเกิดขึ้น

ง. อุณหภูมิเพิ่มขึ้น

4. สร้างความสอดคล้องระหว่างอิทธิพลภายนอกที่มีต่อระบบ

2NO(ก.) + O2(ก.) ↔ 2NO2(ก.) + Q

และการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมี

อิทธิพลภายนอก การเปลี่ยนแปลงในสมดุลเคมี

A. ความดันลดลง 1. เลื่อนไปทางปฏิกิริยาไปข้างหน้า

B. อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 2. เลื่อนไปทางปฏิกิริยาย้อนกลับ

B. อุณหภูมิ NO2 เพิ่มขึ้น 3. ไม่มีการเปลี่ยนแปลงสมดุลเกิดขึ้น

ง. การเติม O2

5. สร้างความสอดคล้องระหว่างอิทธิพลภายนอกที่มีต่อระบบ

4NH3(ก.) + 3O2(ก.) ↔ 2N2(ก.) + 6H2O(ก.) + Q

และการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมี

อิทธิพลภายนอก การเปลี่ยนแปลงในสมดุลเคมี

ก. อุณหภูมิลดลง 1. เปลี่ยนไปทำปฏิกิริยาโดยตรง

B. ความดันเพิ่มขึ้น 2. เลื่อนไปทางปฏิกิริยาย้อนกลับ

B. ความเข้มข้นเพิ่มขึ้นในแอมโมเนีย 3. ไม่มีการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเกิดขึ้น

D. การกำจัดไอน้ำ

6. สร้างความสอดคล้องระหว่างอิทธิพลภายนอกที่มีต่อระบบ

WO3(s) + 3H2(g) ↔ W(s) + 3H2O(g) +Q

และการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมี

อิทธิพลภายนอก การเปลี่ยนแปลงในสมดุลเคมี

A. อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 1. เลื่อนไปสู่ปฏิกิริยาโดยตรง

B. ความดันเพิ่มขึ้น 2. เลื่อนไปทางปฏิกิริยาย้อนกลับ

ข. การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา 3. สภาวะสมดุลไม่มีการเปลี่ยนแปลง

D. การกำจัดไอน้ำ

7. สร้างความสอดคล้องระหว่างอิทธิพลภายนอกที่มีต่อระบบ

С4Н8(ก) + Н2(ก) ↔ С4Н10(ก) + Q

และการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมี

อิทธิพลภายนอก การเปลี่ยนแปลงในสมดุลเคมี

A. ความเข้มข้นของไฮโดรเจนเพิ่มขึ้น 1. เลื่อนไปสู่ปฏิกิริยาโดยตรง

B. อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 2. เลื่อนไปทางปฏิกิริยาย้อนกลับ

B. ความดันเพิ่มขึ้น 3. ไม่มีการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเกิดขึ้น

D. การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา

8. สร้างความสอดคล้องระหว่างสมการของปฏิกิริยาเคมีกับการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ของระบบพร้อมกัน ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในสมดุลทางเคมีไปสู่ปฏิกิริยาโดยตรง

สมการปฏิกิริยา การเปลี่ยนพารามิเตอร์ของระบบ

A. H2(g) + F2(g) ↔ 2HF(g) + Q 1. อุณหภูมิและความเข้มข้นของไฮโดรเจนเพิ่มขึ้น

B. H2(g) + I2(s) ↔ 2HI(g) -Q 2. อุณหภูมิและความเข้มข้นของไฮโดรเจนลดลง

B. CO(g) + H2O(g) ↔ CO2(g) + H2(g) + Q 3 อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและลดความเข้มข้นของไฮโดรเจน

D. C4H10(g) ↔ C4H6(g) + 2H2(g) -Q 4. อุณหภูมิลดลงและเพิ่มความเข้มข้นของไฮโดรเจน

9. สร้างความสอดคล้องระหว่างสมการของปฏิกิริยาเคมีกับการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมีด้วยแรงดันที่เพิ่มขึ้นในระบบ

สมการปฏิกิริยา ทิศทางของการเปลี่ยนแปลงสมดุลเคมี

A. 2HI(g) ↔ H2(g) + I2(s) 1. เลื่อนไปทางปฏิกิริยาโดยตรง

B. C(g) + 2S(g) ↔ CS2(g) 2. เลื่อนไปทางปฏิกิริยาย้อนกลับ

B. C3H6(g) + H2(g) ↔ C3H8(g) 3. สมดุลไม่มีการเปลี่ยนแปลง

ช. H2(ก.) + F2(ก.) ↔ 2HF(ก.)

10. สร้างความสอดคล้องระหว่างสมการของปฏิกิริยาเคมีกับการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขในการดำเนินการพร้อมกันซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในสมดุลทางเคมีไปสู่ปฏิกิริยาโดยตรง

สมการปฏิกิริยา สภาวะการเปลี่ยนแปลง

A. N2(g) + H2(g) ↔ 2NH3(g) + Q 1. อุณหภูมิและความดันเพิ่มขึ้น

B. N2O4(l) ↔ 2NO2(g) -Q 2. อุณหภูมิและความดันลดลง

B. CO2(g) + C(s) ↔ 2CO(g) + Q 3. อุณหภูมิเพิ่มขึ้นและความดันลดลง

D. 4HCl(g) + O2(g) ↔ 2H2O(g) + 2Cl2(g) + Q 4. อุณหภูมิลดลงและความดันเพิ่มขึ้น

คำตอบ: 1 - 3, 2 - 3, 3 - 2, 4 - 4, 5 - 1, 6 - 4, 7 - 4, 8 - 2, 9 - 1, 10 - 1

1. 3223

2. 2111

3. 1322

4. 2221

5. 1211

6. 2312

7. 1211

8. 4133

9. 1113

10. 4322

สำหรับการมอบหมายงาน เราขอขอบคุณคอลเลกชันแบบฝึกหัดสำหรับปี 2016, 2015, 2014, 2013 ผู้เขียน:

Kavernina A.A., Dobrotina D.Yu., Snastina M.G., Savinkina E.V., Zhiveinova O.G.

สมดุลเคมีมีอยู่ในตัว ย้อนกลับได้ปฏิกิริยาและไม่ปกติสำหรับ กลับไม่ได้ปฏิกริยาเคมี.

บ่อยครั้งในระหว่างกระบวนการทางเคมี สารตั้งต้นเริ่มต้นจะถูกแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยาโดยสมบูรณ์ ตัวอย่างเช่น:

Cu + 4HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

เป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับทองแดงที่เป็นโลหะโดยทำปฏิกิริยาในทิศทางตรงกันข้ามเพราะว่า ที่ให้ไว้ ปฏิกิริยานี้ไม่สามารถย้อนกลับได้- ในกระบวนการดังกล่าว รีเอเจนต์จะถูกแปลงเป็นผลิตภัณฑ์โดยสมบูรณ์ เช่น ปฏิกิริยาดำเนินไปจนเสร็จสิ้น

แต่จะมีปฏิกิริยาเคมีจำนวนมาก ย้อนกลับได้, เช่น. ปฏิกิริยามีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นคู่ขนานในทิศทางไปข้างหน้าและย้อนกลับ กล่าวอีกนัยหนึ่ง สารตั้งต้นจะถูกแปลงเป็นผลิตภัณฑ์เพียงบางส่วนเท่านั้น และระบบปฏิกิริยาจะประกอบด้วยทั้งสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ ระบบในกรณีนี้อยู่ในสถานะ สมดุลเคมี

ในกระบวนการย้อนกลับได้ ปฏิกิริยาโดยตรงในขั้นแรกจะมีความเร็วสูงสุด ซึ่งจะค่อยๆ ลดลงเนื่องจากปริมาณรีเอเจนต์ลดลง ในทางกลับกัน ปฏิกิริยาย้อนกลับจะมีความเร็วต่ำสุดซึ่งจะเพิ่มขึ้นเมื่อผลิตภัณฑ์สะสมตัว ในที่สุด ช่วงเวลาหนึ่งก็มาถึงเมื่ออัตราของปฏิกิริยาทั้งสองเท่ากัน - ระบบจะเข้าสู่สภาวะสมดุล เมื่อสภาวะสมดุลเกิดขึ้น ความเข้มข้นของส่วนประกอบต่างๆ จะไม่เปลี่ยนแปลง แต่ปฏิกิริยาเคมีจะไม่หยุดลง ที่. – นี่คือสถานะไดนามิก (เคลื่อนไหว) เพื่อความชัดเจน นี่คือรูปต่อไปนี้:

สมมติว่ามีบางอย่าง ปฏิกิริยาเคมีที่ผันกลับได้:

ก + ข B = ค ค + ง D

จากนั้น ตามกฎแห่งการกระทำของมวลชน เราจะเขียนสำนวนสำหรับ ตรงคุณ 1 และ ย้อนกลับυ 2 ปฏิกิริยา:

เวอร์ชัน 1 = k 1 ·[A] ก ·[B] ข

υ2 = k 2 ·[C] ค ·[D] ง

สามารถ สมดุลเคมีอัตราของปฏิกิริยาไปข้างหน้าและย้อนกลับจะเท่ากัน กล่าวคือ:

k 1 ·[A] ก ·[B] b = k 2 ·[C] c ·[D] d

เราได้รับ

ถึง= เค 1 / k 2 = [C] c [D] d ̸ [A] a [B] ข

ที่ไหน เค =เค 1 / เค 2 – ค่าคงที่สมดุล

สำหรับกระบวนการที่สามารถย้อนกลับได้ภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด เคเป็นค่าคงที่ มันไม่ได้ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารเพราะว่า เมื่อปริมาณของสารตัวใดตัวหนึ่งเปลี่ยนแปลง ปริมาณของส่วนประกอบอื่นๆ ก็เปลี่ยนแปลงไปด้วย

เมื่อเงื่อนไขของกระบวนการทางเคมีเปลี่ยนแปลง สมดุลอาจเปลี่ยนไป

ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการเปลี่ยนแปลงในสมดุล:

• การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของรีเอเจนต์หรือผลิตภัณฑ์
• การเปลี่ยนแปลงความดัน
• การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
• เพิ่มตัวเร่งปฏิกิริยาให้กับตัวกลางปฏิกิริยา

หลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์

ปัจจัยทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้นมีอิทธิพลต่อการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมีซึ่งเป็นไปตามนั้น หลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์: หากคุณเปลี่ยนเงื่อนไขข้อใดข้อหนึ่งที่ระบบอยู่ในสภาวะสมดุล - ความเข้มข้น ความดัน หรืออุณหภูมิ - สมดุลจะเปลี่ยนไปตามทิศทางของปฏิกิริยาที่ขัดขวางการเปลี่ยนแปลงนี้เหล่านั้น. ความสมดุลมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนไปในทิศทางที่นำไปสู่การลดลงของอิทธิพลของอิทธิพลที่นำไปสู่การละเมิดสภาวะสมดุล

ดังนั้นให้เราพิจารณาแยกอิทธิพลของแต่ละปัจจัยที่มีต่อสถานะของสมดุล

อิทธิพล การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้นหรือผลิตภัณฑ์ มาแสดงด้วยตัวอย่างกัน กระบวนการฮาเบอร์:

ไม่มี 2(ก) + 3H 2(ก) = 2NH 3(ก)

ตัวอย่างเช่น หากเติมไนโตรเจนลงในระบบสมดุลซึ่งประกอบด้วย N 2 (g), H 2 (g) และ NH 3 (g) ความสมดุลควรเปลี่ยนไปในทิศทางที่จะส่งผลให้ปริมาณของ ไฮโดรเจนไปสู่ค่าเดิม กล่าวคือ ในทิศทางของการก่อตัวของแอมโมเนียเพิ่มเติม (ไปทางขวา) ในขณะเดียวกันปริมาณไฮโดรเจนก็จะลดลงด้วย เมื่อเติมไฮโดรเจนลงในระบบ สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่การก่อตัวของแอมโมเนียในปริมาณใหม่ด้วย (ทางด้านขวา) ในขณะที่การนำแอมโมเนียเข้าสู่ระบบสมดุลตาม หลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์ จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสมดุลไปสู่กระบวนการที่เป็นประโยชน์ต่อการก่อตัวของสารตั้งต้น (ทางซ้าย) กล่าวคือ ความเข้มข้นของแอมโมเนียควรลดลงเนื่องจากการสลายตัวของแอมโมเนียบางส่วนให้เป็นไนโตรเจนและไฮโดรเจน

การลดความเข้มข้นของส่วนประกอบใดส่วนประกอบหนึ่งจะเปลี่ยนสถานะสมดุลของระบบไปสู่การก่อตัวของส่วนประกอบนี้

อิทธิพล การเปลี่ยนแปลงความดัน เหมาะสมหากส่วนประกอบของก๊าซมีส่วนร่วมในกระบวนการที่กำลังศึกษาและมีการเปลี่ยนแปลงในจำนวนโมเลกุลทั้งหมด หากจำนวนโมเลกุลทั้งหมดในระบบยังคงอยู่ ถาวรแล้วเกิดการเปลี่ยนแปลงของความดัน ไม่ส่งผลกระทบบนยอดคงเหลือ เช่น

ฉัน 2(g) + H 2(g) = 2HI (g)

หากความดันรวมของระบบสมดุลเพิ่มขึ้นโดยปริมาตรลดลง สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปริมาตรที่ลดลง เหล่านั้น. ไปสู่การลดจำนวนลง แก๊สในระบบ ในปฏิกิริยา:

ไม่มี 2(ก) + 3H 2(ก) = 2NH 3(ก)

จาก 4 โมเลกุลของก๊าซ (1 N 2 (g) และ 3 H 2 (g)) เกิดโมเลกุลของก๊าซ 2 โมเลกุล (2 NH 3 (g)) เช่น ความดันในระบบลดลง เป็นผลให้ความดันที่เพิ่มขึ้นจะทำให้เกิดแอมโมเนียในปริมาณเพิ่มเติมนั่นคือ ความสมดุลจะเปลี่ยนไปสู่รูปแบบของมัน (ไปทางขวา)

หากอุณหภูมิของระบบคงที่การเปลี่ยนแปลงของความดันรวมของระบบจะไม่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงค่าคงที่สมดุล ถึง.

การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ระบบไม่เพียงส่งผลต่อการกระจัดของสมดุลเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อค่าคงที่สมดุลด้วย ถึง.หากมีการให้ความร้อนเพิ่มเติมแก่ระบบสมดุลที่ความดันคงที่ สมดุลจะเปลี่ยนไปทางการดูดซับความร้อน พิจารณา:

ยังไม่มีข้อความ 2(ก.) + 3H 2(ก.) = 2NH 3(ก.) + 22 กิโลแคลอรี

อย่างที่คุณเห็น ปฏิกิริยาโดยตรงเกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยความร้อน และปฏิกิริยาย้อนกลับด้วยการดูดซับ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น สมดุลของปฏิกิริยานี้จะเลื่อนไปทางปฏิกิริยาการสลายตัวของแอมโมเนีย (ไปทางซ้าย) เนื่องจาก มันปรากฏขึ้นและทำให้อิทธิพลภายนอกอ่อนลง - อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ในทางตรงกันข้าม การระบายความร้อนนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของสมดุลในทิศทางของการสังเคราะห์แอมโมเนีย (ทางด้านขวา) เพราะ ปฏิกิริยาคายความร้อนและต้านทานการระบายความร้อน

ดังนั้นการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจึงเอื้อต่อการเปลี่ยนแปลง สมดุลเคมีไปสู่ปฏิกิริยาดูดความร้อน และอุณหภูมิลดลงสู่กระบวนการคายความร้อน . ค่าคงที่สมดุลกระบวนการคายความร้อนทั้งหมดจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น และกระบวนการดูดความร้อนจะเพิ่มขึ้น

ปฏิกิริยาเคมีสามารถย้อนกลับหรือกลับไม่ได้

เหล่านั้น. หากปฏิกิริยาบางอย่าง A + B = C + D ไม่สามารถย้อนกลับได้ นั่นหมายความว่าปฏิกิริยาย้อนกลับ C + D = A + B จะไม่เกิดขึ้น

เช่น หากปฏิกิริยาบางอย่าง A + B = C + D สามารถย้อนกลับได้ นั่นหมายความว่าทั้งปฏิกิริยา A + B → C + D (โดยตรง) และปฏิกิริยา C + D → A + B (ย้อนกลับ) เกิดขึ้นพร้อมกัน ).

โดยพื้นฐานแล้วเพราะว่า ปฏิกิริยาทั้งทางตรงและทางกลับเกิดขึ้นได้ ในกรณีของปฏิกิริยาที่ผันกลับได้ ทั้งสารทางด้านซ้ายของสมการและสารที่อยู่ทางด้านขวาของสมการสามารถเรียกว่ารีเอเจนต์ (สารตั้งต้น) เช่นเดียวกับผลิตภัณฑ์

สำหรับปฏิกิริยาย้อนกลับใดๆ สถานการณ์อาจเกิดขึ้นได้เมื่ออัตราของปฏิกิริยาไปข้างหน้าและปฏิกิริยาย้อนกลับเท่ากัน ภาวะนี้เรียกว่า สถานะของความสมดุล.

ที่สภาวะสมดุล ความเข้มข้นของทั้งสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ทั้งหมดจะคงที่ เรียกว่าความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์และสารตั้งต้นที่สมดุล ความเข้มข้นของความสมดุล.

การเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมีภายใต้อิทธิพลของปัจจัยต่างๆ

เนื่องจากอิทธิพลภายนอกที่มีต่อระบบ เช่น การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ความดัน หรือความเข้มข้นของสารหรือผลิตภัณฑ์ตั้งต้น ความสมดุลของระบบอาจถูกรบกวน อย่างไรก็ตาม หลังจากการยุติอิทธิพลภายนอกนี้ ระบบจะเคลื่อนไปสู่สภาวะสมดุลใหม่ในเวลาต่อมา การเปลี่ยนแปลงของระบบจากสถานะสมดุลหนึ่งไปสู่สถานะสมดุลอื่นนั้นเรียกว่า การกระจัด (การเปลี่ยนแปลง) ของสมดุลเคมี .

เพื่อให้สามารถระบุได้ว่าสมดุลเคมีเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรภายใต้อิทธิพลบางประเภท สะดวกในการใช้หลักการของ Le Chatelier:

หากอิทธิพลภายนอกใด ๆ เกิดขึ้นกับระบบในสภาวะสมดุล ทิศทางของการเปลี่ยนแปลงในสมดุลเคมีจะสอดคล้องกับทิศทางของปฏิกิริยาที่ทำให้ผลกระทบของอิทธิพลอ่อนลง

อิทธิพลของอุณหภูมิที่มีต่อสภาวะสมดุล

เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง สมดุลของปฏิกิริยาเคมีก็จะเปลี่ยนไป นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าปฏิกิริยาใด ๆ มีผลกระทบทางความร้อน ยิ่งไปกว่านั้น ผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาไปข้างหน้าและปฏิกิริยาย้อนกลับมักจะตรงกันข้ามกันเสมอ เหล่านั้น. หากปฏิกิริยาข้างหน้าเป็นแบบคายความร้อนและดำเนินไปโดยมีผลทางความร้อนเท่ากับ +Q ปฏิกิริยาย้อนกลับจะเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อนเสมอและมีผลทางความร้อนเท่ากับ –Q

ดังนั้น ตามหลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์ ถ้าเราเพิ่มอุณหภูมิของระบบบางระบบที่อยู่ในสภาวะสมดุล สมดุลก็จะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในระหว่างที่อุณหภูมิลดลง กล่าวคือ ไปสู่ปฏิกิริยาดูดความร้อน และในทำนองเดียวกัน ถ้าเราลดอุณหภูมิของระบบลงให้อยู่ในสภาวะสมดุล สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยา ซึ่งส่งผลให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น กล่าวคือ ไปสู่ปฏิกิริยาคายความร้อน

ตัวอย่างเช่น พิจารณาปฏิกิริยาผันกลับได้ต่อไปนี้ และระบุตำแหน่งที่สมดุลจะเปลี่ยนเมื่ออุณหภูมิลดลง:

ดังที่เห็นได้จากสมการข้างต้น ปฏิกิริยาไปข้างหน้าเป็นแบบคายความร้อน กล่าวคือ ผลที่ตามมาคือความร้อนจะถูกปล่อยออกมา ดังนั้นปฏิกิริยาย้อนกลับจะเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน กล่าวคือ เกิดขึ้นพร้อมกับการดูดซับความร้อน ตามเงื่อนไขอุณหภูมิจะลดลง ดังนั้น สมดุลจะเลื่อนไปทางขวา กล่าวคือ ไปสู่ปฏิกิริยาโดยตรง

ผลของความเข้มข้นต่อสมดุลเคมี

การเพิ่มความเข้มข้นของรีเอเจนต์ตามหลักการของ Le Chatelier ควรนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในสมดุลต่อปฏิกิริยาซึ่งเป็นผลมาจากการใช้รีเอเจนต์ กล่าวคือ ไปสู่ปฏิกิริยาโดยตรง

และในทางกลับกัน หากความเข้มข้นของสารตั้งต้นลดลง สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาซึ่งเป็นผลมาจากสารตั้งต้นที่ถูกสร้างขึ้น กล่าวคือ ด้านข้างของปฏิกิริยาย้อนกลับ (←)

การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาก็มีผลเช่นเดียวกัน หากความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาซึ่งเป็นผลมาจากการบริโภคผลิตภัณฑ์ กล่าวคือ ต่อปฏิกิริยาย้อนกลับ (←) ในทางกลับกัน หากความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์ลดลง สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาโดยตรง (→) เพื่อให้ความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้น

ผลของความดันต่อสมดุลเคมี

ต่างจากอุณหภูมิและความเข้มข้น การเปลี่ยนแปลงของความดันไม่ส่งผลต่อสถานะสมดุลของทุกปฏิกิริยา เพื่อให้การเปลี่ยนแปลงความดันทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสมดุลเคมี ผลรวมของสัมประสิทธิ์สำหรับสารที่เป็นก๊าซทางด้านซ้ายและด้านขวาของสมการจะต้องแตกต่างกัน

เหล่านั้น. ของสองปฏิกิริยา:

การเปลี่ยนแปลงความดันอาจส่งผลต่อสภาวะสมดุลเฉพาะในกรณีของปฏิกิริยาที่สองเท่านั้น เนื่องจากผลรวมของสัมประสิทธิ์หน้าสูตรของสารที่เป็นก๊าซในกรณีของสมการแรกทางซ้ายและขวาจะเท่ากัน (เท่ากับ 2) และในกรณีของสมการที่สองจะต่างกัน (4 บน ซ้ายและ 2 ทางด้านขวา)

โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากนี้ หากไม่มีสารที่เป็นก๊าซทั้งในสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ การเปลี่ยนแปลงของความดันจะไม่ส่งผลกระทบต่อสถานะสมดุลปัจจุบันในทางใดทางหนึ่ง ตัวอย่างเช่น ความดันจะไม่ส่งผลต่อสถานะสมดุลของปฏิกิริยา:

หากปริมาณของสารก๊าซทางซ้ายและขวาแตกต่างกัน ความดันที่เพิ่มขึ้นจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในสมดุลต่อปฏิกิริยาในระหว่างที่ปริมาตรของก๊าซลดลง และความดันที่ลดลงจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงใน ความสมดุลอันเป็นผลมาจากการที่ปริมาตรของก๊าซเพิ่มขึ้น

ผลของตัวเร่งปฏิกิริยาต่อสมดุลเคมี

เนื่องจากตัวเร่งปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาทั้งไปข้างหน้าและย้อนกลับเท่ากัน จึงมีหรือไม่มีก็ได้ ไม่มีผลกระทบสู่สภาวะสมดุล

สิ่งเดียวที่ตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถส่งผลกระทบได้คืออัตราการเปลี่ยนแปลงของระบบจากสถานะที่ไม่มีความสมดุลไปสู่สภาวะสมดุล

ผลกระทบของปัจจัยทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้นต่อสมดุลทางเคมีมีสรุปไว้ด้านล่างนี้ในเอกสารสรุป ซึ่งคุณสามารถดูได้ในเบื้องต้นเมื่อปฏิบัติงานเกี่ยวกับสมดุล อย่างไรก็ตาม คุณจะใช้มันในการสอบไม่ได้ ดังนั้นหลังจากวิเคราะห์ตัวอย่างต่างๆ ด้วยความช่วยเหลือแล้ว คุณควรเรียนรู้และฝึกฝนการแก้ปัญหาสมดุลโดยไม่ต้องดู:

การกำหนด: ต - อุณหภูมิ, พี - ความดัน, กับ – ความเข้มข้น – เพิ่มขึ้น ↓ – ลดลง

9. อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี สมดุลเคมี

9.2. สมดุลเคมีและการกระจัด

ปฏิกิริยาเคมีส่วนใหญ่สามารถย้อนกลับได้ เช่น ไหลพร้อมกันทั้งในทิศทางของการก่อตัวของผลิตภัณฑ์และในทิศทางของการสลายตัว (จากซ้ายไปขวาและจากขวาไปซ้าย)

ตัวอย่างสมการปฏิกิริยาสำหรับกระบวนการที่ผันกลับได้:

N 2 + 3H 2 ⇄ t °, p, แมว 2NH 3

2SO 2 + O 2 ⇄ เสื้อ ° , p , แมว 2SO 3

H 2 + ฉัน 2 ⇄ t ° 2HI

ปฏิกิริยาที่ผันกลับได้มีลักษณะเฉพาะด้วยสถานะพิเศษที่เรียกว่าสภาวะสมดุลเคมี

สมดุลเคมี- นี่คือสถานะของระบบที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าและย้อนกลับเท่ากัน เมื่อเคลื่อนไปสู่สมดุลเคมี อัตราของปฏิกิริยาไปข้างหน้าและความเข้มข้นของสารตั้งต้นจะลดลง ในขณะที่ปฏิกิริยาย้อนกลับและความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้น

ในสภาวะสมดุลเคมี ผลิตภัณฑ์จะเกิดขึ้นต่อหน่วยเวลาในขณะที่สลายตัว เป็นผลให้ความเข้มข้นของสารในสภาวะสมดุลเคมีไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้หมายความว่าความเข้มข้นหรือมวล (ปริมาตร) ของสารทั้งหมดจะเท่ากันเสมอไป (ดูรูปที่ 9.8 และ 9.9) สมดุลเคมีคือสมดุลแบบไดนามิก (เคลื่อนที่) ที่สามารถตอบสนองต่ออิทธิพลภายนอกได้

การเปลี่ยนผ่านของระบบสมดุลจากสถานะสมดุลหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่งเรียกว่าการกระจัดหรือ การเปลี่ยนแปลงในความสมดุล- ในทางปฏิบัติ พวกเขาพูดถึงการเปลี่ยนแปลงในสมดุลไปสู่ผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยา (ไปทางขวา) หรือไปทางสารตั้งต้น (ไปทางซ้าย) ปฏิกิริยาไปข้างหน้าคือปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจากซ้ายไปขวา และปฏิกิริยาย้อนกลับเกิดขึ้นจากขวาไปซ้าย สถานะของสมดุลจะแสดงด้วยลูกศรสองลูกที่สวนทางกัน: ⇄

หลักการเปลี่ยนสมดุลถูกกำหนดโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Le Chatelier (1884): อิทธิพลภายนอกต่อระบบที่อยู่ในสมดุลนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในสมดุลนี้ไปในทิศทางที่ทำให้ผลกระทบของอิทธิพลภายนอกอ่อนลง

ให้เรากำหนดกฎพื้นฐานสำหรับการเปลี่ยนสมดุล

ผลของความเข้มข้น: เมื่อความเข้มข้นของสารเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่การบริโภค และเมื่อมันลดลง ไปสู่การก่อตัว

ตัวอย่างเช่นเมื่อความเข้มข้นของ H 2 เพิ่มขึ้นในปฏิกิริยาที่ย้อนกลับได้

H 2 (ก.) + ฉัน 2 (ก.) ⇄ 2HI (ก.)

อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าจะเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของไฮโดรเจน ผลที่ได้คือยอดคงเหลือจะเลื่อนไปทางขวา เมื่อความเข้มข้นของ H 2 ลดลง อัตราของปฏิกิริยาไปข้างหน้าจะลดลง ส่งผลให้สมดุลของกระบวนการเลื่อนไปทางซ้าย

ผลกระทบของอุณหภูมิ: เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาคายความร้อน และเมื่ออุณหภูมิลดลง สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาคายความร้อน

สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น อัตราของปฏิกิริยาทั้งภายนอกและปฏิกิริยาดูดความร้อนจะเพิ่มขึ้น แต่ปฏิกิริยาดูดความร้อนจะเพิ่มขึ้นตามเวลามากขึ้น โดยที่ E a จะมากกว่าเสมอ เมื่ออุณหภูมิลดลง อัตราของปฏิกิริยาทั้งสองจะลดลง แต่กลับเป็นอีกจำนวนที่มากขึ้น นั่นคือการดูดความร้อน สะดวกในการอธิบายสิ่งนี้ด้วยแผนภาพซึ่งค่าความเร็วเป็นสัดส่วนกับความยาวของลูกศร และความสมดุลจะเปลี่ยนไปตามทิศทางของลูกศรที่ยาวกว่า

ผลกระทบของแรงกดดัน: การเปลี่ยนแปลงความดันจะส่งผลต่อสภาวะสมดุลก็ต่อเมื่อมีก๊าซเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา และแม้ว่าสารก๊าซจะอยู่เพียงด้านเดียวของสมการทางเคมีก็ตาม ตัวอย่างสมการปฏิกิริยา:

• ความดันส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสมดุล:

3H 2 (ก) + N 2 (ก) ⇄ 2NH 3 (ก)

CaO (ทีวี) + CO 2 (g) ⇄ CaCO 3 (ทีวี);

• ความดันไม่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสมดุล:

Cu (ทีวี) + S (ทีวี) = CuS (ทีวี)

NaOH (สารละลาย) + HCl (สารละลาย) = NaCl (สารละลาย) + H 2 O (l)

เมื่อความดันลดลง สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่การก่อตัวของสารก๊าซในปริมาณทางเคมีที่มากขึ้น และเมื่อความดันเพิ่มขึ้น สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่การก่อตัวของสารก๊าซในปริมาณทางเคมีที่น้อยลง หากปริมาณสารเคมีของก๊าซทั้งสองข้างของสมการเท่ากัน ความดันจะไม่ส่งผลต่อสภาวะสมดุลเคมี:

H 2 (g) + Cl 2 (g) = 2HCl (g)

สิ่งนี้ง่ายต่อการเข้าใจ เนื่องจากผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงความดันนั้นคล้ายคลึงกับผลของการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้น: เมื่อความดันเพิ่มขึ้น n ครั้ง ความเข้มข้นของสารทั้งหมดในสมดุลจะเพิ่มขึ้นด้วยปริมาณที่เท่ากัน (และในทางกลับกัน) .

ผลกระทบของปริมาตรของระบบปฏิกิริยา: การเปลี่ยนแปลงปริมาตรของระบบปฏิกิริยาสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของความดันและส่งผลต่อสถานะสมดุลของปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับสารที่เป็นก๊าซเท่านั้น ปริมาตรที่ลดลงหมายถึงความดันที่เพิ่มขึ้น และทำให้สมดุลไปสู่การก่อตัวของก๊าซเคมีน้อยลง การเพิ่มขึ้นของปริมาตรของระบบส่งผลให้ความดันลดลงและการเปลี่ยนแปลงในสมดุลไปสู่การก่อตัวของสารก๊าซในปริมาณทางเคมีที่มากขึ้น

การแนะนำตัวเร่งปฏิกิริยาเข้าสู่ระบบสมดุลหรือการเปลี่ยนแปลงในลักษณะของมันจะไม่เปลี่ยนสมดุล (ไม่เพิ่มผลผลิตของผลิตภัณฑ์) เนื่องจากตัวเร่งปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาทั้งไปข้างหน้าและย้อนกลับในระดับเดียวกัน นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าตัวเร่งปฏิกิริยาจะลดพลังงานกระตุ้นของกระบวนการไปข้างหน้าและย้อนกลับอย่างเท่าเทียมกัน แล้วทำไมพวกเขาถึงใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการที่ผันกลับได้? ความจริงก็คือการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการที่ผันกลับได้ส่งเสริมให้เกิดความสมดุลอย่างรวดเร็ว และเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตทางอุตสาหกรรม

ตัวอย่างเฉพาะของอิทธิพลของปัจจัยต่างๆ ที่มีต่อการเปลี่ยนแปลงสมดุลแสดงไว้ในตาราง 1 9.1 สำหรับปฏิกิริยาการสังเคราะห์แอมโมเนียที่เกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยความร้อน กล่าวอีกนัยหนึ่ง ปฏิกิริยาไปข้างหน้าคือคายความร้อน และปฏิกิริยาย้อนกลับคือการดูดความร้อน

ตารางที่ 9.1

อิทธิพลของปัจจัยต่างๆ ต่อการเปลี่ยนแปลงสมดุลของปฏิกิริยาการสังเคราะห์แอมโมเนีย

ตัวอย่างที่ 9.3 อยู่ในสภาวะสมดุลของกระบวนการ

2SO 2 (ก.) + O 2 (ก.) ⇄ 2SO 3 (ก.)

ความเข้มข้นของสาร (โมล/dm 3) SO 2, O 2 และ SO 3 เท่ากับ 0.6, 0.4 และ 0.2 ตามลำดับ ค้นหาความเข้มข้นเริ่มต้นของ SO 2 และ O 2 (ความเข้มข้นเริ่มต้นของ SO 3 เป็นศูนย์)

สารละลาย. ในระหว่างปฏิกิริยา SO 2 และ O 2 จะถูกใช้ไป

c ออก (SO 2) = c เท่ากับ (SO 2) + c ออก (SO 2)

คออก (O 2) = คเท่ากับ (O 2) + คออก (O 2)

พบค่าของ c ที่ใช้ไปโดยใช้ c (SO 3):

x = 0.2 โมล/ลูกบาศก์เมตร

c ออก (SO 2) = 0.6 + 0.2 = 0.8 (mol/dm 3)

y = 0.1 โมล/ลูกบาศก์เมตร

c ออก (O 2) = 0.4 + 0.1 = 0.5 (mol/dm 3)

คำตอบ: 0.8 โมล/dm 3 SO 2; 0.5 โมล/ลูกบาศก์เมตร 3 O 2.

เมื่อปฏิบัติงานสอบ อิทธิพลของปัจจัยต่าง ๆ ในด้านหนึ่งต่ออัตราปฏิกิริยาและอีกด้านหนึ่งต่อการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมีมักจะสับสน

สำหรับกระบวนการที่พลิกกลับได้

เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น อัตราของปฏิกิริยาทั้งไปข้างหน้าและย้อนกลับจะเพิ่มขึ้น เมื่ออุณหภูมิลดลง อัตราของปฏิกิริยาทั้งไปข้างหน้าและย้อนกลับจะลดลง

เมื่อความดันเพิ่มขึ้น อัตราของปฏิกิริยาทั้งหมดที่เกิดขึ้นกับการมีส่วนร่วมของก๊าซจะเพิ่มขึ้นทั้งทางตรงและทางกลับ เมื่อความดันลดลง อัตราของปฏิกิริยาทั้งหมดที่เกิดขึ้นกับการมีส่วนร่วมของก๊าซทั้งทางตรงและทางกลับจะลดลง

การแนะนำตัวเร่งปฏิกิริยาเข้าสู่ระบบหรือแทนที่ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาอื่นจะไม่เปลี่ยนสมดุล

ตัวอย่างที่ 9.4 กระบวนการที่พลิกกลับได้เกิดขึ้น อธิบายโดยสมการ

ยังไม่มีข้อความ 2 (ก.) + 3H 2 (ก.) ⇄ 2NH 3 (ก.) + Q

พิจารณาว่าปัจจัยใด: 1) เพิ่มอัตราการสังเคราะห์ปฏิกิริยาแอมโมเนีย; 2) เลื่อนยอดคงเหลือไปทางขวา:

ก) อุณหภูมิลดลง

b) แรงกดดันเพิ่มขึ้น;

c) ลดความเข้มข้นของ NH 3;

d) การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา

e) เพิ่มความเข้มข้นของ N 2

สารละลาย. ปัจจัย b) d) และ e) เพิ่มอัตราปฏิกิริยาการสังเคราะห์แอมโมเนีย (รวมถึงอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเพิ่มความเข้มข้นของ H 2) เปลี่ยนสมดุลไปทางขวา - a), b), c), e)

คำตอบ: 1) ข, ง, ง; 2) ก, ข, ค, ง.

ตัวอย่างที่ 9.5 ด้านล่างนี้คือแผนภาพพลังงานของปฏิกิริยาที่ผันกลับได้

แสดงรายการข้อความจริงทั้งหมด:

ก) ปฏิกิริยาย้อนกลับเกิดขึ้นเร็วกว่าปฏิกิริยาโดยตรง

b) เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น อัตราของปฏิกิริยาย้อนกลับจะเพิ่มขึ้นมากกว่าปฏิกิริยาข้างหน้า

c) ปฏิกิริยาโดยตรงเกิดขึ้นกับการดูดซับความร้อน

d) ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ γ มากกว่าสำหรับปฏิกิริยาย้อนกลับ

สารละลาย.

a) ข้อความนี้ถูกต้อง เนื่องจาก E arr = 500 − 300 = 200 (kJ) น้อยกว่า E arr = 500 − 200 = 300 (kJ)

b) ข้อความไม่ถูกต้อง อัตราของปฏิกิริยาโดยตรงที่ E a เพิ่มขึ้นมากกว่าจำนวนครั้ง

c) ข้อความถูกต้อง Q pr = 200 − 300 = −100 (kJ)

d) ข้อความไม่ถูกต้อง γ จะมากกว่าสำหรับปฏิกิริยาโดยตรง ในกรณีนี้ E a จะมากกว่า

คำตอบ: ก) ค)

สภาวะสมดุลสำหรับปฏิกิริยาที่ผันกลับได้สามารถคงอยู่ได้อย่างไม่มีกำหนด (โดยไม่มีการแทรกแซงจากภายนอก) แต่หากอิทธิพลภายนอกเกิดขึ้นกับระบบดังกล่าว (เปลี่ยนอุณหภูมิ ความดัน หรือความเข้มข้นของสารสุดท้ายหรือสารตั้งต้น) สถานะของสมดุลก็จะหยุดชะงัก ความเร็วของปฏิกิริยาอันใดอันหนึ่งจะมากกว่าความเร็วของปฏิกิริยาอีกอันหนึ่ง เมื่อเวลาผ่านไป ระบบจะเข้าสู่สภาวะสมดุลอีกครั้ง แต่ความเข้มข้นของสมดุลใหม่ของสารเริ่มต้นและขั้นสุดท้ายจะแตกต่างจากความเข้มข้นดั้งเดิม ในกรณีนี้ พวกเขาพูดถึงการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมีไปในทิศทางเดียวหรืออีกทางหนึ่ง

หากเป็นผลมาจากอิทธิพลภายนอก อัตราของปฏิกิริยาไปข้างหน้ามากกว่าอัตราของปฏิกิริยาย้อนกลับ นั่นหมายความว่าสมดุลเคมีเปลี่ยนไปทางขวา ในทางกลับกัน หากอัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับมากขึ้น แสดงว่าสมดุลเคมีเคลื่อนไปทางซ้าย

เมื่อสมดุลเลื่อนไปทางขวา ความเข้มข้นของสมดุลของสารตั้งต้นจะลดลง และความเข้มข้นของสมดุลของสารสุดท้ายจะเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับความเข้มข้นของสมดุลเริ่มต้น ดังนั้นผลผลิตของผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาจึงเพิ่มขึ้นเช่นกัน

การเปลี่ยนแปลงสมดุลทางเคมีไปทางซ้ายทำให้ความเข้มข้นสมดุลของสารตั้งต้นเพิ่มขึ้น และความเข้มข้นสมดุลของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายลดลง ซึ่งผลผลิตจะลดลง

ทิศทางของการเปลี่ยนแปลงในสมดุลเคมีถูกกำหนดโดยใช้หลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์: “หากอิทธิพลภายนอกเกิดขึ้นกับระบบในสภาวะสมดุลทางเคมี (อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง ความดัน ความเข้มข้นของสารตั้งแต่หนึ่งชนิดขึ้นไปที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยา) สิ่งนี้จะทำให้ จะส่งผลให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นซึ่งจะเกิดขึ้นจะชดเชย (ลด) ผลกระทบ"

ตัวอย่างเช่น เมื่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นเพิ่มขึ้น อัตราของปฏิกิริยาไปข้างหน้าจะเพิ่มขึ้น และความสมดุลจะเปลี่ยนไปทางขวา เมื่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นลดลง ในทางกลับกัน อัตราของปฏิกิริยาย้อนกลับจะเพิ่มขึ้น และสมดุลเคมีจะเลื่อนไปทางซ้าย

เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น (เช่น เมื่อระบบถูกให้ความร้อน) สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาคายความร้อน และเมื่ออุณหภูมิลดลง (เช่น เมื่อระบบเย็นลง) สมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาคายความร้อน (หากปฏิกิริยาข้างหน้าเป็นแบบคายความร้อน ปฏิกิริยาย้อนกลับก็จะจำเป็นต้องเป็นแบบดูดความร้อน และในทางกลับกัน)

ควรเน้นย้ำว่าตามกฎแล้วการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจะเพิ่มอัตราของปฏิกิริยาทั้งไปข้างหน้าและย้อนกลับ แต่อัตราของปฏิกิริยาดูดความร้อนจะเพิ่มขึ้นในระดับที่มากกว่าอัตราของปฏิกิริยาคายความร้อน ดังนั้น เมื่อระบบเย็นลง อัตราของปฏิกิริยาไปข้างหน้าและปฏิกิริยาย้อนกลับจะลดลง แต่ก็ไม่เท่ากันเช่นกัน สำหรับปฏิกิริยาคายความร้อน อัตราการเกิดปฏิกิริยาดูดความร้อนจะน้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญ

การเปลี่ยนแปลงของความดันจะส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมีก็ต่อเมื่อตรงตามเงื่อนไขสองประการเท่านั้น:

จำเป็นที่สารอย่างน้อยหนึ่งชนิดที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาจะอยู่ในสถานะก๊าซเช่น:

CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g) - การเปลี่ยนแปลงของความดันส่งผลต่อการกระจัดของสมดุล

CH 3 COOH (ของเหลว) + C 2 H 5 OH (ของเหลว) CH 3 COOC 2 H 5 (ของเหลว) + H 2 O (ของเหลว) – การเปลี่ยนแปลงของความดันไม่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของสมดุลเคมีเนื่องจาก ไม่มีสารเริ่มต้นหรือสารสุดท้ายอยู่ในสถานะก๊าซ

หากสารหลายชนิดอยู่ในสถานะก๊าซ จำนวนโมเลกุลของก๊าซทางด้านซ้ายของสมการสำหรับปฏิกิริยาดังกล่าวจำเป็นจะต้องไม่เท่ากับจำนวนโมเลกุลของก๊าซทางด้านขวาของสมการ เช่น

2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (g) – การเปลี่ยนแปลงความดันส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสมดุล

I 2(g) + H 2(g) 2HI (g) – การเปลี่ยนแปลงความดันไม่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสมดุล

เมื่อตรงตามเงื่อนไขทั้งสองนี้ ความดันที่เพิ่มขึ้นจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในสมดุลไปสู่ปฏิกิริยา ซึ่งการเกิดขึ้นจะลดจำนวนโมเลกุลก๊าซในระบบ ในตัวอย่างของเรา (การเผาไหม้ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาของ SO 2) นี่จะเป็นปฏิกิริยาโดยตรง

ในทางกลับกัน ความดันที่ลดลงจะเปลี่ยนสมดุลไปสู่ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นกับการก่อตัวของโมเลกุลก๊าซจำนวนมากขึ้น ในตัวอย่างของเรา นี่จะเป็นปฏิกิริยาตรงกันข้าม

ความดันที่เพิ่มขึ้นทำให้ปริมาตรของระบบลดลงและทำให้ความเข้มข้นของโมลาร์ของสารก๊าซเพิ่มขึ้น เป็นผลให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าและย้อนกลับเพิ่มขึ้น แต่ไม่เท่ากัน ความดันที่ลดลงตามรูปแบบที่คล้ายกันทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้าและย้อนกลับลดลง แต่ในขณะเดียวกัน อัตราการเกิดปฏิกิริยาซึ่งสมดุลเปลี่ยนไปจะลดลงในระดับที่น้อยลง

ตัวเร่งปฏิกิริยาไม่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสมดุลเพราะว่า มันเร่งความเร็ว (หรือช้าลง) ทั้งปฏิกิริยาไปข้างหน้าและย้อนกลับในระดับเดียวกัน เมื่อมีอยู่ สมดุลทางเคมีจะเกิดขึ้นเร็วขึ้นเท่านั้น (หรือช้ากว่านั้น)

หากระบบได้รับผลกระทบจากปัจจัยหลายประการพร้อมกัน แต่ละปัจจัยจะดำเนินการอย่างเป็นอิสระจากปัจจัยอื่นๆ เช่นในการสังเคราะห์แอมโมเนีย

N 2(แก๊ส) + 3H 2(แก๊ส) 2NH 3(แก๊ส)

ปฏิกิริยาจะดำเนินการโดยการให้ความร้อนและมีตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อเพิ่มความเร็ว แต่ผลของอุณหภูมินำไปสู่ความจริงที่ว่าความสมดุลของปฏิกิริยาเลื่อนไปทางซ้ายไปสู่ปฏิกิริยาดูดความร้อนแบบย้อนกลับ สิ่งนี้ทำให้เอาต์พุตของ NH 3 ลดลง เพื่อชดเชยผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ของอุณหภูมิและเพิ่มผลผลิตของแอมโมเนีย ความดันในระบบจะเพิ่มขึ้นพร้อมกัน ซึ่งจะเปลี่ยนสมดุลของปฏิกิริยาไปทางขวา เช่น ไปสู่การก่อตัวของโมเลกุลก๊าซน้อยลง

ในกรณีนี้ เงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุดสำหรับปฏิกิริยา (อุณหภูมิ ความดัน) จะถูกเลือกโดยการทดลอง โดยจะดำเนินการด้วยความเร็วสูงเพียงพอและให้ผลผลิตผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายในเชิงเศรษฐศาสตร์

หลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์ถูกนำมาใช้ในทำนองเดียวกันในอุตสาหกรรมเคมีในการผลิตสารต่างๆ จำนวนมากซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อเศรษฐกิจของประเทศ

หลักการของ Le Chatelier ไม่เพียงแต่ใช้กับปฏิกิริยาเคมีที่ผันกลับได้เท่านั้น แต่ยังใช้กับกระบวนการสมดุลอื่นๆ อีกด้วย เช่น กายภาพ เคมีกายภาพ และชีวภาพ

ร่างกายมนุษย์ที่เป็นผู้ใหญ่นั้นมีลักษณะเฉพาะคือค่าคงที่สัมพัทธ์ของพารามิเตอร์หลายอย่าง รวมถึงตัวบ่งชี้ทางชีวเคมีต่างๆ รวมถึงความเข้มข้นของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ อย่างไรก็ตามสภาวะดังกล่าวไม่สามารถเรียกว่าสมดุลได้เพราะว่า ไม่สามารถใช้ได้กับระบบเปิด

ร่างกายมนุษย์ก็เหมือนกับระบบสิ่งมีชีวิตอื่นๆ แลกเปลี่ยนสสารต่างๆ กับสิ่งแวดล้อมอยู่ตลอดเวลา โดยกินอาหารและปล่อยผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากออกซิเดชันและสลายตัว ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติสำหรับสิ่งมีชีวิต สถานะคงที่กำหนดเป็นความคงที่ของพารามิเตอร์ที่อัตราการแลกเปลี่ยนสสารและพลังงานคงที่กับสิ่งแวดล้อม ในการประมาณครั้งแรก สถานะคงที่ถือได้ว่าเป็นชุดของสถานะสมดุลที่เชื่อมโยงกันด้วยกระบวนการผ่อนคลาย ในสภาวะสมดุล ความเข้มข้นของสารที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาจะคงอยู่เนื่องจากการเติมผลิตภัณฑ์เริ่มต้นจากภายนอกและการกำจัดผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายออกสู่ภายนอก การเปลี่ยนแปลงเนื้อหาในร่างกายไม่ได้นำไปสู่ความสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ใหม่ซึ่งแตกต่างจากระบบปิด ระบบจะกลับสู่สถานะเดิม ดังนั้นจึงรักษาความคงตัวแบบไดนามิกสัมพัทธ์ขององค์ประกอบและคุณสมบัติของสภาพแวดล้อมภายในของร่างกายซึ่งเป็นตัวกำหนดความเสถียรของการทำงานทางสรีรวิทยา คุณสมบัติของระบบการดำรงชีวิตนี้เรียกว่าแตกต่างกัน สภาวะสมดุล.

ในช่วงชีวิตของสิ่งมีชีวิตในสภาวะนิ่ง ตรงกันข้ามกับระบบสมดุลแบบปิด เอนโทรปีเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม กระบวนการย้อนกลับยังเกิดขึ้นพร้อมกัน - เอนโทรปีลดลงเนื่องจากการบริโภคสารอาหารที่มีค่าเอนโทรปีต่ำจากสิ่งแวดล้อม (เช่น สารประกอบโมเลกุลสูง - โปรตีน โพลีแซ็กคาไรด์ คาร์โบไฮเดรต ฯลฯ ) และ การปล่อยผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวออกสู่สิ่งแวดล้อม ตามตำแหน่งของ I.R. Prigogine การผลิตเอนโทรปีทั้งหมดสำหรับสิ่งมีชีวิตในสภาวะนิ่งมีแนวโน้มที่จะน้อยที่สุด

การมีส่วนร่วมสำคัญในการพัฒนาอุณหพลศาสตร์ที่ไม่สมดุลเกิดขึ้นจาก ไอ.อาร์. ปริโกซีผู้ได้รับรางวัลโนเบลในปี พ.ศ. 2520 ซึ่งแย้งว่า “ในระบบที่ไม่สมดุลใดๆ มีพื้นที่ท้องถิ่นที่อยู่ในสภาพสมดุล ในอุณหพลศาสตร์คลาสสิก สมดุลหมายถึงทั้งระบบ แต่ในสภาวะไม่มีสมดุล หมายถึงเฉพาะแต่ละส่วนเท่านั้น”

เป็นที่ยอมรับกันว่าเอนโทรปีในระบบดังกล่าวเพิ่มขึ้นระหว่างการกำเนิดเอ็มบริโอ ระหว่างกระบวนการงอกใหม่ และการเติบโตของเนื้องอกมะเร็ง